摘　要：本文介紹了城市地下燃?xì)怃撡|(zhì)管道腐蝕的特點(diǎn)、危害及防護(hù)(防腐)方法，簡(jiǎn)述了目前城市地下燃?xì)怃撡|(zhì)管道防腐工作存在的主要問題及制約當(dāng)前防護(hù)工作的環(huán)境條件，對(duì)加強(qiáng)城市地下燃?xì)怃撡|(zhì)管道的防護(hù)主要措施進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：城市地下燃?xì)怃撡|(zhì)管道　腐蝕　防護(hù)　問題　對(duì)策

1　引言

隨著城市現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展，城市內(nèi)地鐵、輕軌、高壓輸電線路，工廠等電氣設(shè)備、高層建筑防雷接地裝置迅速增多，地中雜散電流來源廣、干擾強(qiáng)，工業(yè)、生活污水排放，地表水污染嚴(yán)重，土壤腐蝕性普遍較重，使得地下燃?xì)怃撡|(zhì)管道腐蝕日趨加重。而且城市各種地下金屬管道及設(shè)施密集、縱橫交錯(cuò)，管道距行道樹較近，特別是2000年以前敷設(shè)的管道外防腐層主要是石油瀝青玻璃布、煤焦油瀝青玻璃布，其吸水率高、老化快，容易被樹根穿透等造成外防腐層破壞，引起管道腐蝕穿孔，施工質(zhì)量參差不一等加劇管道腐蝕。

燃?xì)饧仁且环N高效、清潔的生活燃料，也是一種易燃、易爆的危險(xiǎn)介質(zhì)，城市地下燃?xì)夤艿雷鳛橄蚯Ъ胰f戶輸送燃?xì)獾耐ǖ?，它的安全運(yùn)行事關(guān)城市人民生命財(cái)產(chǎn)安全和生活秩序的正常進(jìn)行。由于上述自然環(huán)境土壤腐蝕性、輸送燃?xì)獾母g性及某種程度上的人為因素(第三方破壞)及城市地鐵、輕軌的快速發(fā)展，引起地下雜散電流腐蝕，使城市地下燃?xì)怃撡|(zhì)管道經(jīng)常發(fā)生腐蝕穿孔(或斷裂)泄漏，甚者引發(fā)燃燒、爆炸和中毒等惡性事故。

據(jù)中國(guó)《腐蝕防護(hù)報(bào)》報(bào)道。我國(guó)近10×10⁴km的城市地下管道壽命有的只有2年～3年，多則20多年，比發(fā)達(dá)國(guó)家平均使用壽命差幾倍，在近4×10⁴km的油氣管道中平均每年約有1000km報(bào)廢更新，數(shù)萬處的腐蝕穿孔事故發(fā)生^[4]。據(jù)90年代京津地區(qū)燃?xì)夤窘y(tǒng)計(jì)，70％以上的燃?xì)夤艿佬孤┒际怯捎诜栏瘜悠茡p致使腐蝕穿孔所造成^[2]。昆明城市煤氣管網(wǎng)長(zhǎng)度2300km，從1984年至今全部采用陰極保護(hù)措施，經(jīng)過對(duì)埋設(shè)試片腐蝕凋查分析對(duì)比，結(jié)果顯示：采用陰極保護(hù)防腐技術(shù)可有效緩解地下煤氣管道的腐蝕速度，延長(zhǎng)管道壽命1.49倍～1.76倍。到2004年煤氣管道投入運(yùn)行近20年，僅發(fā)生一例地下管道外壁腐蝕穿孔事故，隨后因人工煤氣含水、含硫量高，造成80年代敷設(shè)的一期工程中壓管道積水段內(nèi)腐蝕穿孔2次。

2　城市地下燃?xì)夤艿婪雷o(hù)技術(shù)應(yīng)硝發(fā)展及當(dāng)前存在的問題

2．1　陰極保護(hù)技術(shù)應(yīng)用進(jìn)展及現(xiàn)狀

地下燃?xì)怃撡|(zhì)管道傳統(tǒng)的腐蝕控制防護(hù)措施是外壁防腐涂層、內(nèi)壁防腐涂層，尤其是外壁腐蝕。為了從根本上解決外擘腐蝕造成的危害，美國(guó)在上世紀(jì)30年代對(duì)城市地下金屬管道引入陰極保護(hù)技術(shù)，隨后到50年代，比利時(shí)、前蘇聯(lián)、英困、德國(guó)等都先后采用了陰極保護(hù)技術(shù)控制埋地或水下管道的腐蝕。美國(guó)及其它工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)城市地下金屬管道應(yīng)用該保護(hù)技術(shù)進(jìn)行了大規(guī)模普及推廣，收到了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，使管道設(shè)備壽命延長(zhǎng)了一倍以上。為此，美、日、前蘇聯(lián)、英國(guó)等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家在工業(yè)法規(guī)中規(guī)定“禁用未加陰極保護(hù)而只有防護(hù)涂層的地下金屬管道使用”。

據(jù)“法國(guó)煤氣”期刊報(bào)道，截止1970年，已采用陰極保護(hù)技術(shù)的管道：德國(guó)17000km、法圍20000km、前蘇聯(lián)60000km、美國(guó)高達(dá)640000km；同時(shí)制定了一系列的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，使陰極保護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化^[5]。

我國(guó)在沒有頒布國(guó)標(biāo)《鋼質(zhì)管道外腐蝕控制規(guī)范》GB／T21447—2008、《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)技術(shù)規(guī)范》GB／T21448—2008之前，南于不少城市的燃?xì)夤緦?duì)地下燃?xì)夤芫€腐蝕危害認(rèn)識(shí)不足和在防腐方法理解上存在著較大差別，再加上各單位的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和管線投資經(jīng)費(fèi)的差異，因此，有的燃?xì)夤芫€上施加了涂層和陰極保護(hù)，有的管線則只施加涂層而未采用陰極保護(hù)，城市地下燃?xì)怃撡|(zhì)管道的陰極保護(hù)也就成了可加可不加的技術(shù)措施。

從上世紀(jì)80年代初開始，北京、上海、沈陽、昆明等大中城市存地下燃?xì)庵小⒌蛪焊晒苌隙疾煌潭鹊耐茝V應(yīng)用了陰極保護(hù)技術(shù)。通過近30年各地的使用情況，證明效果是濕著的。為了整體提高城市地下燃?xì)忮庂|(zhì)管道防腐水平，2003年出臺(tái)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《城市燃?xì)饴竦劁撡|(zhì)管道腐蝕控制技術(shù)規(guī)程》CJJ95中規(guī)定“城鎮(zhèn)燃?xì)饴竦劁撡|(zhì)管道必須采用防腐層進(jìn)行外保護(hù)”、“新建高壓、次高壓、公稱直徑大于或等于100mm的中壓管道和公稱直徑大于或等于200mm的低壓管道必須采用防腐層輔以陰極保護(hù)的腐蝕控制系統(tǒng)。”對(duì)我國(guó)城鎮(zhèn)地下燃?xì)怃撡|(zhì)管道防腐提出了基本要求。2008年國(guó)家防腐標(biāo)準(zhǔn)《鋼質(zhì)管道外防腐控制規(guī)范》GB／T21447—2008和《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)技術(shù)規(guī)范》GB／T21448—2008頒布實(shí)施，標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定：“新建管道應(yīng)采用防腐層加陰極保護(hù)的聯(lián)合防護(hù)措施或其他業(yè)已證明有效的防腐蝕控制技術(shù)；已建帶有防腐層的管道應(yīng)限期補(bǔ)加陰極保護(hù)措施”、“陰極保護(hù)工程應(yīng)與主體工程同時(shí)勘察、設(shè)計(jì)、施上和投運(yùn)”。使得地下燃?xì)怃撡|(zhì)管道采用防腐層外加陰極保護(hù)的防護(hù)方式標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。

2．2　城市地下燃?xì)夤艿婪雷o(hù)工作存在的主要問題

隨著國(guó)家、行業(yè)防腐規(guī)范的實(shí)施，城市地下燃?xì)怃撡|(zhì)管道及設(shè)施采用陰極保護(hù)與防腐涂層相配合的單位越來越多。但由于設(shè)計(jì)不合理、施工不嚴(yán)格、日常管理維護(hù)不到位等原因，出現(xiàn)防腐效果不好，投資和維護(hù)費(fèi)用增加的問題。

2．2．1設(shè)計(jì)方面的原凼

根據(jù)《鋼質(zhì)管道外腐蝕控制規(guī)范》GB／T21447—2008、《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)技術(shù)規(guī)范》GB／T 21448—2008的規(guī)定，要求設(shè)計(jì)前必需收集燃?xì)夤艿绤?shù)、管道敷設(shè)沿線的地形地貌、土壤性能等基礎(chǔ)資料，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。但受設(shè)計(jì)時(shí)限的影響，設(shè)計(jì)單位對(duì)地下燃?xì)夤艿赖姆栏O(shè)計(jì)，存在著對(duì)管道外部環(huán)境的腐蝕性了解不多、數(shù)據(jù)采集不全，不能因地制宜、科學(xué)設(shè)計(jì)，很容易造成在陰極保護(hù)工程驗(yàn)收時(shí)達(dá)不到保護(hù)電位要求。

陰極保護(hù)設(shè)計(jì)作為燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)的輔助專業(yè)，一般在工藝設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行。由于前期工藝設(shè)計(jì)人員對(duì)陰極保護(hù)技術(shù)缺乏了解，在燃?xì)夤に嚬艿赖倪x線、埋設(shè)處的覆土厚度、管道與設(shè)備的連接等設(shè)計(jì)時(shí)常常忽略陰極保護(hù)系統(tǒng)的相關(guān)要求，給隨后進(jìn)行陰極保護(hù)設(shè)計(jì)造成很大的障礙，甚至形成安全隱患。例如燃?xì)饴竦毓艿姥氐罔F、輕軌或高壓輸電線路水平敷設(shè)時(shí)，工藝人員一般比較關(guān)注燃?xì)夤艿琅c上述電氣設(shè)施的基礎(chǔ)或軌道之間的間距是否滿足《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》GB50028—2006中表6．3．3-1的要求，而較少關(guān)注鋼質(zhì)燃?xì)夤艿琅c上述電氣設(shè)施接地體的問距是否滿足國(guó)家防腐規(guī)范GB／T21447—2008的相關(guān)要求。當(dāng)鋼質(zhì)燃?xì)夤艿篱L(zhǎng)期受較強(qiáng)交流電干擾，不僅會(huì)影響犧牲陽極保護(hù)效果，甚至?xí)?dǎo)致管道陰極保護(hù)設(shè)施失效，據(jù)國(guó)內(nèi)有關(guān)報(bào)道，嚴(yán)重時(shí)幾個(gè)月可造成管道腐蝕穿孔。

2．2．2施工方面的原因

在施工質(zhì)量管理、竣工驗(yàn)收過程中，城市地下燃?xì)夤艿朗艿匦螚l件限制、工期緊影響，往往只注重管道嚴(yán)密性而忽視防腐及其它問題，管道回填質(zhì)量差，很難滿足防腐質(zhì)量要求。有的單位在管道施工中不重視防腐質(zhì)量的檢測(cè)，僅僅是在管道下溝以前進(jìn)行有限的防腐層檢查，對(duì)管道埋入地下后一般不做復(fù)測(cè)，還有單位根本不做防腐層的檢測(cè)。實(shí)際上，對(duì)一個(gè)建設(shè)工程來說，投產(chǎn)前的竣工整體驗(yàn)收測(cè)試才是必要的，目前很多城市地下管道應(yīng)用陰極保護(hù)，犧牲陽極保護(hù)距離過短或達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，其普遍原因就是管道在回填過程中，造成防腐層破損而又未能及時(shí)修復(fù)，使陰極保護(hù)電流對(duì)地大量泄漏所致；其后果不僅降低了保護(hù)長(zhǎng)度，還增加了陰極保護(hù)投資。

2．2．3日常維護(hù)管理不到位

城市地下燃?xì)怃撡|(zhì)管道陰極保護(hù)系統(tǒng)投入運(yùn)行后，管道正常情況下可有效運(yùn)行數(shù)十年。

但一些單位忽視日常管理維護(hù)工作，部分維護(hù)員不能很好的辨別故障類型、來源和及時(shí)排除故障，自然損壞的犧牲陽極和設(shè)置在戶外的陰極保護(hù)系統(tǒng)裝置在受到人為破壞后得不到及時(shí)更換和維修，使得陰極保護(hù)系統(tǒng)受損嚴(yán)重，甚至失效，造成燃?xì)夤艿肋_(dá)不到應(yīng)有的保護(hù)。

3　加強(qiáng)城市地下燃?xì)怃撡|(zhì)管道防護(hù)的主要措施

雖然我國(guó)的防腐技術(shù)逐年提高，但與發(fā)達(dá)國(guó)家還存在著一定的差距。為了縮小差距，現(xiàn)階段加強(qiáng)城市地下．燃?xì)怃撡|(zhì)管道的防護(hù)工作是勢(shì)在必行，其主要防護(hù)措施如下：

3．1　設(shè)計(jì)嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)標(biāo)、行標(biāo)，完善與其他專業(yè)的溝通

設(shè)計(jì)工作是龍義，防腐設(shè)計(jì)人員除嚴(yán)格按國(guó)和行業(yè)的有關(guān)防腐標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)外，還應(yīng)與工藝管道設(shè)計(jì)密切協(xié)作、同步設(shè)計(jì)、同步施工，才可能做到保護(hù)設(shè)施布局合理、保護(hù)電流均勻分布，技術(shù)可靠。這對(duì)消除管道上附屬設(shè)施部位的保護(hù)電流的流失尤為重要。

3．2　燃?xì)怃撡|(zhì)管道的防護(hù)措施

3．2．1管道外壁防護(hù)

城市地下燃?xì)怃撡|(zhì)管道的外壁防護(hù)包括外防腐涂層和陰極保護(hù)兩部分。

對(duì)于外防腐涂層，國(guó)內(nèi)上世紀(jì)至80年代主要采用石油瀝青、煤焦油瀝青防腐層，90年代環(huán)氧煤瀝青防腐層、聚乙烯膠粘帶，2000年開始推廣采用聚乙烯(PE)二三層結(jié)構(gòu)防腐層技術(shù)。

犧牲陽極法施工簡(jiǎn)單、管理方便、不需外部電流、對(duì)鄰近金屬十?dāng)_小，對(duì)管道還起到接地排流的保護(hù)作用。國(guó)內(nèi)城市今后一段時(shí)期對(duì)地下燃?xì)怃撡|(zhì)管道仍以采用3PE外防腐涂層外加犧牲陽極法的防腐措施為主。

深井式外加電流法，國(guó)外城市地下管道應(yīng)用較為成熟，該法干擾影響小、施工、管理復(fù)雜，需要電源，不受土壤電阻率的限制，裝置壽命長(zhǎng)，在某些場(chǎng)合應(yīng)用得好可能是最佳選擇。國(guó)內(nèi)有的城市在地下燃?xì)夤艿郎蠈?duì)深井式外加電流法進(jìn)行了嘗試，對(duì)新建管道防腐層，如果質(zhì)量?jī)?yōu)異是可行的。但是，單獨(dú)采用此法不可行，某些雜散電流和靜電在管道上的影響還是無法排除。

結(jié)合城市地下雜散電流來源廣、管道上的雜散電流、靜電需要排除及防雷的特性。在具體工程時(shí)應(yīng)綜合考慮土壤狀況及周圍環(huán)境、輕軌、地鐵等的影響，費(fèi)用和日常管理等進(jìn)行選擇陰極保護(hù)方法。

因管道建設(shè)日期不同防腐層性能不一，特別需要注意的是采用陰極保護(hù)應(yīng)區(qū)分新建管道和已建管道，進(jìn)行絕緣分片保護(hù)，并且根據(jù)防腐層的絕緣性能不同采取不同的保護(hù)措施，才能有效提高陰極保護(hù)效果。

根據(jù)現(xiàn)在國(guó)內(nèi)城市應(yīng)用陰極保護(hù)技術(shù)的水平和效果。筆者認(rèn)為：現(xiàn)階段對(duì)新建管道陰極保護(hù)以犧牲陽極法為主、或犧牲陽極法與深井式外加電流法聯(lián)合保護(hù)共存。對(duì)已運(yùn)行多年的在役管道通過腐蝕調(diào)查，并經(jīng)過對(duì)防腐層的破損修補(bǔ)及管道對(duì)地的絕緣改造，采取針對(duì)措施進(jìn)行保護(hù)。

3．2．2管道內(nèi)壁防腐

從各地輸送燃?xì)獾墓艿纴砜?，輸送濕燃?xì)獾墓艿纼?nèi)壁積液段腐蝕普遍大于管道外壁，由于濕燃?xì)庵胁坏兴?，同時(shí)也含有具有腐蝕性的雜質(zhì)。為提高耐蝕能力，從根本上減緩內(nèi)壁腐蝕造成的危害，應(yīng)在燃?xì)膺M(jìn)入管道前脫除水分，加強(qiáng)凈化，使腐蝕介質(zhì)含量達(dá)到或小于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)脫水和凈化達(dá)不到要求的燃?xì)?，從長(zhǎng)遠(yuǎn)經(jīng)濟(jì)合理的角度考慮，在管道內(nèi)壁噴涂?jī)?nèi)涂層，既可提高輸送效率，減緩內(nèi)壁腐蝕，又可采用薄壁管，降低工程造價(jià)。對(duì)輸送含腐蝕介質(zhì)的燃?xì)夤艿?，在?nèi)壁長(zhǎng)期積水段采用內(nèi)防腐涂層加陰極保護(hù)。

3．4　施工質(zhì)量管理

為了提高地下燃?xì)怃撡|(zhì)管道防護(hù)效果，必須嚴(yán)格施工質(zhì)量管理、檢驗(yàn)、驗(yàn)收制度，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)理工作，同時(shí)抓好現(xiàn)場(chǎng)施工人員和工程管理人員的質(zhì)量監(jiān)督工作。確保防腐層通過有關(guān)規(guī)范要求的電火花檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)；管道下溝前、覆土后應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，發(fā)現(xiàn)防腐層破損要及時(shí)返工修補(bǔ)至合格；其它附屬設(shè)施閥門井、排水器及現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)口等應(yīng)由施工工藝確保工程質(zhì)量，以減少保護(hù)電流在上述設(shè)施部位的對(duì)地泄漏；犧牲陽極的規(guī)格、數(shù)量、安裝位置，焊點(diǎn)的絕緣處理等嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。

3．5　日常管理

優(yōu)化的設(shè)計(jì)、優(yōu)質(zhì)的施工質(zhì)量是防止金屬管道腐蝕的基礎(chǔ)，而科學(xué)的管理是確保地下燃?xì)怃撡|(zhì)管道及設(shè)備安全運(yùn)行防護(hù)的必要手段。定期進(jìn)行必要的測(cè)試、維護(hù)、管理工作，提高生產(chǎn)管理人員的技術(shù)水平、質(zhì)量觀念和公益意識(shí)，采用新技術(shù)、新材料，才能有效管理維護(hù)金屬管道設(shè)備的安全運(yùn)行。健全工程建設(shè)中各個(gè)環(huán)節(jié)的各項(xiàng)規(guī)程，按規(guī)程制度進(jìn)行有效管理，才能創(chuàng)造一流的工程，一流的管理，最大限度的延長(zhǎng)管道設(shè)備的使用壽命。

4　結(jié)束語

雖然國(guó)家和行業(yè)防腐標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的實(shí)施，對(duì)城市地下燃?xì)怃撡|(zhì)管道安全、可靠、有效長(zhǎng)期服役運(yùn)行提供了有力的保障，但我國(guó)陰極保護(hù)應(yīng)用的深度、廣度距國(guó)外還有一定差距，只有在管道工程的沒計(jì)、施工和管理過程中嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范并加強(qiáng)防護(hù)意識(shí)，不斷實(shí)踐和總結(jié)，才能提高城市地下管道的防腐水平，確保地下管道的運(yùn)行安全、可靠。

參考文獻(xiàn)

1GB／T21447—2008鋼質(zhì)管道外防腐控制規(guī)范，GB／T21448—2008埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)技術(shù)規(guī)范，CJJ95—2003城市燃?xì)饴竦劁撡|(zhì)管道腐蝕控制技術(shù)規(guī)程，GB50028—2006城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范

2趙秀云，米琪．埋地煤氣管道防腐層破損的探測(cè)．煤氣與熱力，1995：3：31

3中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)會(huì)編．97’全國(guó)城市地下管線防腐蝕工程技術(shù)交流會(huì)論文集．1997：5

4何榮．陰極保護(hù)在城市地下煤氣管道上的應(yīng)用及前景．中國(guó)科學(xué)技術(shù)文庫·建筑工程，1997；10：1592

5胡士信．陰極保護(hù)工程手冊(cè)．化學(xué)工業(yè)出版社，1999：1

本文作者：李瑞云　吳建雄

作者單位：昆明城市燃?xì)庖?guī)劃設(shè)計(jì)院